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多次采动影响下巷道支护技术优化研究

煤炭技术 2022年第8期41卷 50-52页

作者：曹怀轩郑金录姚必成兖州煤业股份有限公司东滩煤矿山东济宁273599 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116

针对巷道受采动影响下围岩变形量增大,留设顶煤下支护难度大等技术难题,根据东滩矿6306工作面井下实际地质条件,结合巷道围岩物理力学参数,在原有支护方案的基础上提出了锚杆(索)非对称支护优化方案。利用FLAC^(3D)大型数值模拟软件,对... 详细信息

针对巷道受采动影响下围岩变形量增大,留设顶煤下支护难度大等技术难题,根据东滩矿6306工作面井下实际地质条件,结合巷道围岩物理力学参数,在原有支护方案的基础上提出了锚杆(索)非对称支护优化方案。利用FLAC^(3D)大型数值模拟软件,对原方案与优化支护方案在受多次采动影响下巷道围岩收敛量及应力的分布规律进行了研究分析。研究结果表明,在使用优化支护方案下,工作面多次采动推进至监测点时,优化方案两帮移近量较原方案降低了16.8%,顶底板移近量较原方案降低了15.6%,应力集中区向深部转移。

关键词：回采巷道多次采动数值模拟非对称支护锚杆(索)支护

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多次采动下巷道变形破坏规律及控制技术

多次采动下巷道变形破坏规律及控制技术

作者：刘成威河南理工大学

学位级别：硕士

多煤层群开采过程中,多次采动下巷道易发生变形破坏问题。本文以寺河煤矿二号井15#煤层151盘区大巷为工程背景,该区域大巷受上覆IX4309工作面回采影响和本煤层XV1303工作面重复采动影响,表现出巷道急速变形、底鼓严重、煤柱压酥等破坏... 详细信息

多煤层群开采过程中,多次采动下巷道易发生变形破坏问题。本文以寺河煤矿二号井15#煤层151盘区大巷为工程背景,该区域大巷受上覆IX4309工作面回采影响和本煤层XV1303工作面重复采动影响,表现出巷道急速变形、底鼓严重、煤柱压酥等破坏特征。通过围岩原位测试、全景钻孔窥视、实验室力学分析等手段,分析了15#煤层顶底板岩石力学结构及参数;通过现场调研分析总结了大巷变形特征;采用FLAC3D数值模拟方法研究了9#煤层工作面回采前后以及本煤层XV1303不同回采阶段对151盘区大巷应力和应变的影响;对此,提出了采用具有快凝、早强、扩散范围广的新型注浆材料进行注浆加固,并通过预应力锚索进行补强的二次支护方案。并在XV1101巷进行现场试验,试验结果表明,联邦加固材料具有强度高、渗透性好等特点,能够及时充填破碎的煤岩体,提高其承载能力,同时让锚网索支护体系及时发挥作用,增加围岩的整体强度;巷道注浆后40天后,巷道两帮收缩量仅为58mm,最大底鼓量为46mm,巷道变形速率逐渐趋于0,处于稳定阶段,治理效果明显。

关键词：多次采动注浆加固补强锚索围岩稳定性

多次采动影响下大巷群围岩变形机理及全断面协同控制技术研究

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多次采动影响下大巷群围岩变形机理及全断面协同控制技术研究

作者：张鸿志太原理工大学

学位级别：硕士

近年来,我国原煤占一次能源生产总量的比重整体呈降低趋势,但直到2021年,我国原煤占一次能源生产总量的比重依然高达67%,而且由于一次能源生产总量持续增长,虽然原煤所占比重下降,其产量却在持续增加。由于矿类资源的有限性,现已开采区... 详细信息

近年来,我国原煤占一次能源生产总量的比重整体呈降低趋势,但直到2021年,我国原煤占一次能源生产总量的比重依然高达67%,而且由于一次能源生产总量持续增长,虽然原煤所占比重下降,其产量却在持续增加。由于矿类资源的有限性,现已开采区域内的浅部煤炭总量逐渐降低,煤炭开采深度由浅部向中深部递进。在此情景下,由于岩体应力水平普遍增加,应力构成复杂,巷道与工作面的掘采活动产生的采动应力会使得围岩的稳定性控制更加困难。对于服务周期长、生产任务重的采区大巷而言,合理、高效的围岩控制方式才能保证井下的安全生产。本文以某矿31采区大巷群工程地质条件为背景,对受多次采动影响下的大巷群围岩变形破坏机理与稳定性控制进行研究。31采区大巷群属于开拓巷道,在采区工作面回采布置前,大巷群已完成支护加固措施,支护效果较好,围岩保持稳定。而当采区大巷群两侧工作面顺序回采时,工作面的采动应力随着推进距离的增加逐渐影响大巷群的围岩稳定性。同时,大巷群两翼四个工作面的依次回采,导致采场应力相互叠加,应力传递复杂,对三条大巷围岩造成了不同程度及不同形式的破坏。现场观测发现,31采区大巷群巷道围岩在两翼回采期间松动圈较大,属于工程软岩范畴,且大巷群受原始地应力分布影响,导致两侧工作面顺序采动期间,巷道围岩变形愈加难以控制。本文主要研究结论如下:(1)在3116工作面回采完成后,通过钻孔窥视观测大巷群顶板围岩节理、层理,以及围岩内部裂隙发育情况,观测发现大巷群顶板3m范围内围岩破碎,顶板3～8m范围内裂隙发育,围岩整体较差,8m以上范围围岩稳定性较好。对大巷群范围内进行地应力测试发现,31采区大巷群顶板最大水平主应力在17.93-19.06MPa之间,垂直应力在14.67-15.89MPa之间,最小水平主应力在8.34-8.67MPa之间,最大水平主应力的方向范围为N44°E～N53°E。31采区大巷群所处地应力水平已经接近高应力区。(2)对大巷群在工作面回采期间的围岩变形量进行监测,31采区大巷群原始矿压监测数据显示,大巷群具有在工作面回采期间围岩变形量大、变形速度快,胶带、回风大巷围岩两帮不对称变形严重;大巷围岩应力增大、支护构件大量失效;围岩变形破坏形式多样化的变形特点。(3)对3113工作面的超前支承压力及胶带大巷围岩应力进行分析,理论分析计算得出,胶带大巷不受回采扰动的最小范围为58.04m,此范围已超出护巷煤柱宽度。对工作面采空区上覆岩层变形破断特征、采动应力对大巷群的影响机理进行研究,得出大巷群围岩变形破坏的主要原因是工作面的开采引起采空区上覆岩层发生垮落破断,采空区周围岩层应力重新分布,该应力向工作面前部传递时形成超前支承应力场,工作面推进到一定距离时,引起大巷群围岩的应力分布变化,工作面前方应力及大巷群围岩应力场不断演化,应力水平逐渐升高。整理分析得出大巷群范围的地应力条件,原支护方式不合理、强度低,大巷围岩力学性质差等其他条件是导致大巷群围岩变形破坏的综合性因素。(4)利用数值模拟软件建立了31采区大巷群及其围岩的采掘模型,模拟研究了其两侧工作面依次回采期间大巷围岩应力场、工作面超前支承应力场、围岩应力水平、位移量、塑性区和破坏形式的变化。研究发现,在两侧工作面回采期间,大巷群围岩顶板应力所受采动影响最大,胶带、回风大巷两帮应力变化具有不对称性,靠近工作面帮侧应力高于另一侧,大巷群围岩普遍出现底板塑性区增大,破坏深度增加的现象。(5)受多次采动影响的巷道群变形具有以下特征:在两侧工作面回采期间,距离单侧工作面最近的巷道所受采动影响最大,主要表现为围岩两侧应力分布不平衡,工作面侧肩拱部及另一侧巷帮底角范围受剪切力作用变形破坏范围较大,中部巷道所受影响较小,但其围岩应力水平也逐渐升高,应力分布较为对称,巷道与工作面、巷道与巷道之间的底板围岩塑性区范围增大,底臌问题突出。(6)通过分析多次采动影响下巷道围岩破坏特征以及围岩塑性区扩展原理,并基于全断面协同控制技术,提出了锚杆索喷+帮锚索+底板卸压联合支护方案(方案一)及注浆锚杆索喷+底板卸压加固联合支护(方案二)两种方案。通过轨道大巷某修复段工业实验效果评价发现,采用优化方案二的巷道修复段围岩变形在控制在17.3mm以下,在优化方案二支护下的围岩变形量为未修复段的8%左右,是采用优化方案一修复段的19.5%,在方案二全断面注浆加固的条件下,围岩变形得到有效控制。

关键词：多次采动围岩变形破坏特征应力场演化全断面控制

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三软煤层多次采动下巷道支护技术

煤炭科学技术 2010年第9期38卷 4-9页

作者：李凯歌丁书学靖洪文许国安张春宇河南省煤层气开发利用有限公司河南郑州450016 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学力学与建筑工程学院江苏徐州221008

为解决急倾斜三软煤层多次采动巷道的支护技术难题,基于赵家坝煤矿工程地质条件,对该类巷道的合理支护技术进行了研究。通过现场实测和数值模拟分析了巷道变形破坏的特点,分析得出了巷道围岩岩性差、应力高以及支护结构与参数不合理是... 详细信息

为解决急倾斜三软煤层多次采动巷道的支护技术难题,基于赵家坝煤矿工程地质条件,对该类巷道的合理支护技术进行了研究。通过现场实测和数值模拟分析了巷道变形破坏的特点,分析得出了巷道围岩岩性差、应力高以及支护结构与参数不合理是巷道变形破坏的主要原因,根据围岩松动圈支护理论提出了应采用以"锚梁网+锚索"为主体的支护形式,并对巷道关键部位加强支护实施动态叠加支护,确保巷道的稳定。结果表明:采用以"锚梁网+锚索"为主体的支护方式,多次采动巷道顶底板移近量不超过250mm,两帮移近量不超过200mm;巷道支护15d内,锚杆锚应力迅速增加,以后基本稳定在2～3MPa,表明该支护方案是合理的,可以有效控制巷道围岩的变形和改善巷道围岩的受力状态。

关键词：急倾斜煤层三软煤层巷道多次采动松动圈巷道变形

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浅埋多次采动煤柱下双巷变形特征研究

煤矿开采 2017年第3期22卷 56-59页

作者：杨伟名朱卫兵齐祥瑞中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室江苏徐州221116

针对活鸡兔井宽煤柱下双巷因上下煤层同步开采而经历多次采动影响的问题,采用FLAC3D数值模拟及现场实测方法,对35m宽煤柱下的双巷变形特征进行研究。结果表明:上煤层工作面采后煤柱下巷道顶底板累计变形量为56mm,下煤层工作面开采后巷道... 详细信息

针对活鸡兔井宽煤柱下双巷因上下煤层同步开采而经历多次采动影响的问题,采用FLAC3D数值模拟及现场实测方法,对35m宽煤柱下的双巷变形特征进行研究。结果表明:上煤层工作面采后煤柱下巷道顶底板累计变形量为56mm,下煤层工作面开采后巷道受4次采动影响的顶底板累计变形量约为201mm,巷道变形速度在工作面超前15m处均开始加快,但煤柱下巷道受下煤层采动影响的变形增量大于受上煤层采动影响的变形增量。现场实测表明,经历第4次采动影响下的巷道在距离工作面15~30m处变形速度加快,最终顶底板移近量仅增加32mm,两帮移近量仅增加24mm,巷道变形量极小,可保障矿井的安全高效生产,并为类似条件下矿井的巷道维护提供借鉴。

关键词：浅埋煤层多次采动宽煤柱巷道变形同步开采

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芦岭矿深埋多次采动巷道稳定性控制技术

煤矿安全 2013年第8期44卷 82-84页

作者：罗春省淮北矿业集团芦岭煤矿安徽宿州234108

随着开采水平的不断延伸,芦岭矿开采重心逐渐向深部转移,矿井进入深部开采后,巷道在承受高地压的同时,大多数还要经受回采等引起的动压影响。在采动压力的作用下,原本趋于稳定的巷道往往出现大变形,难以维护等现象。因此,深埋采动巷道... 详细信息

随着开采水平的不断延伸,芦岭矿开采重心逐渐向深部转移,矿井进入深部开采后,巷道在承受高地压的同时,大多数还要经受回采等引起的动压影响。在采动压力的作用下,原本趋于稳定的巷道往往出现大变形,难以维护等现象。因此,深埋采动巷道围岩稳定性控制成为制约芦岭矿安全高效开采的关键技术。

关键词：深埋多次采动注浆稳定性控制技术

大柳塔矿极近距离煤层多次采动煤柱下巷道变形规律研究

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大柳塔矿极近距离煤层多次采动煤柱下巷道变形规律研究

作者：杨伟名中国矿业大学

学位级别：硕士

大柳塔矿部分盘区因采掘接替紧张,在开采极近距离煤层时必须考虑采用上下煤层同采的开采方式,有时上下煤层群工作面层间距最小仅为0.8m,如何在满足大柳塔矿高产高效生产的前提下,开展极近距离煤层工作面的安全回采是亟待解决的工程技术... 详细信息

大柳塔矿部分盘区因采掘接替紧张,在开采极近距离煤层时必须考虑采用上下煤层同采的开采方式,有时上下煤层群工作面层间距最小仅为0.8m,如何在满足大柳塔矿高产高效生产的前提下,开展极近距离煤层工作面的安全回采是亟待解决的工程技术难题。考虑到在上覆煤柱下预掘下煤层回采巷道,不仅受到集中支承应力的影响,而且由于层间距极近,可能导致该下煤层巷道受到4次采动影响产生大变形,加大矿井安全开采的风险。因此,为了解决特大型矿井浅埋深极近距离上下煤层同采工作面安全高效开采的难题,有必要研究大柳塔煤矿宽煤柱下巷道受多次采动影响后的变形规律,找出受多次采动影响后下煤层巷道最合理的布置方案。基于此,本论文通过现场实测、理论分析、数值模拟等手段开展了大柳塔煤矿极近距离煤层多次采动煤柱下巷道变形规律研究,对矿井安全生产提供指导。通过对大柳塔矿活鸡兔井12315工作面运输巷道顶底板、两帮移近量的现场实测,分析得出100m埋深极近距离煤层工作面的采动对巷道的影响范围约为80m,巷道围岩变形增加量为20～32mm,在经历多次采动影响后巷道围岩整体变形不大,保障了极近距离下煤层工作面的安全高效开采,摒弃了以往0.8m层间距条件下采用架棚支护的传统支护方式,开发适应神东矿区高产高效开采模式的生产工艺。通过建立受采动影响煤柱下巷道围岩应力模型进行的理论计算,得到在上煤层采动影响下不同布置方式的预掘巷道围岩受到垂直应力、水平应力的变化规律,并利用FLAC3D数值模拟软件对理论计算结果进行检验,认为该理论计算可以对下煤层巷道布置方式的方案选择进行初步判断。基于大柳塔矿极近距离煤层开采条件及巷道变形实测结果进行数值模拟,结果表明:在100m埋深条件下,煤柱下巷道围岩变形量随外错距的增大而增大;在层间距为2～6m范围内,随着层间距的增大,煤柱下巷道围岩变形量也增大;矿井原有的支护方式及巷道布置形式仅适用于100m埋深条件,埋深超过200m时巷道破坏严重,因此对巷道支护参数进行优化,通过改变顶板锚杆、锚索的间排距以及调整上煤层区段煤柱宽度,可解决受多次采动影响巷道在埋深超过200m时难以维护的工程技术难题;对大柳塔煤矿上煤层煤柱宽度进行优化设计,认为当煤层埋深为100m时,上煤层区段煤柱宽度可留设为20m,在受多次采动影响后巷道顶底板、两帮最终变形量为357.45mm、305.42mm。

关键词：极近距离煤层布置方式巷道变形多次采动上下煤层同采

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多次采动影响下巷道围岩稳定性数值模拟研究

山西焦煤科技 2010年第5期34卷 11-15页

作者：袁学林淮北矿业集团芦岭煤矿

采用数值模拟方法,分析了芦岭煤矿上部工作面多次采动对底板巷道围岩稳定性影响,包括上部8#煤、9#煤工作面重复采动影响下的围岩应力分布规律,研究了轨道上山在采空区下方、停采线下方及煤柱下方的围岩应力分布情况及巷道变形特征,计算... 详细信息

采用数值模拟方法,分析了芦岭煤矿上部工作面多次采动对底板巷道围岩稳定性影响,包括上部8#煤、9#煤工作面重复采动影响下的围岩应力分布规律,研究了轨道上山在采空区下方、停采线下方及煤柱下方的围岩应力分布情况及巷道变形特征,计算结果与现场实际观测一致。对于预测巷道的变形和破坏具有指导意义。

关键词：动压巷道多次采动底板巷道围岩稳定

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多次采动软岩巷道围岩控制机理与支护措施

中国外资 2011年第18期 225-227页

作者：欧阳昶新疆哈密潞安新疆煤化工集团公司二矿

在煤层群开采中,集中煤层上山需经受多次采动影响,选择合理的巷道围岩控制方法和支护措施对于控制巷道围岩变形尤其重要。首先采用X射线衍射谱分析和围岩松动圈钻孔窥视研究集中煤层上山顶底板岩性及岩层结构特征,分析了集中煤层上山变... 详细信息

在煤层群开采中,集中煤层上山需经受多次采动影响,选择合理的巷道围岩控制方法和支护措施对于控制巷道围岩变形尤其重要。首先采用X射线衍射谱分析和围岩松动圈钻孔窥视研究集中煤层上山顶底板岩性及岩层结构特征,分析了集中煤层上山变形和围岩松动圈发展规律;然后以某一具体矿井的生产地质条件为背景,应用FLAC5.0数值模拟软件模拟分析了锚杆预应力和底板注浆对巷道围岩塑性区分布的影响;最后提出了多次采动软岩巷道的支护措施,现场实践表明,支护效果明显。

关键词：多次采动软岩巷道高预应力分次注浆